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当期目录

    2016年 第49卷 第22期 刊出日期:2016-11-16
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    专题导读:品质支撑农作物产业与未来发展
    张爱民,李 欣,刘冬成,孙家柱,阳文龙
    中国农业科学. 2016, 49(22):  4265-4266.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.001
    摘要 ( 289 )   HTML ( 1 )   PDF (220KB) ( 548 )   收藏
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        品质是农作物最重要的经济性状,品质的优劣决定了产品的应用价值和市场竞争力。克隆重要农作物品质形成的功能基因,解析品质形成的调控网络,建立品质改良的分子育种体系,对于作物品质的遗传改良,提高人们的生活水平,使人们在温饱的基础上吃好、吃的营养、吃的健康具有重要意义,是社会健康持续发展的最基本保障。
        长期以来,由于受到人口增长压力和粮棉油等产品总量的制约,中国农作物品种改良对品质重视不够。品质性状遗传改良的基础研究滞后,致使大多数农作物品种品质不优,产品不仅没有足够的国际市场竞争力,而且很难满足日益增长的人民生活需求。品质问题成为制约中国农业健康发展的关键因素之一。随着中国加入世界贸易组织协定,农产品品质以及作物品质改良在一段时间内受到相应的重视。但近几年,由于强调粮食总量要求,品质改良的要求又有所降低或被忽视,统计上的优质农作物种植面积与实际种植面积相差甚远[1-2]。因此,在国家农业研究领域多个重大项目支持下,依据中国农产品质量和社会发展的实际需求,科技工作者深入系统地开展农作物品质改良的基础研究,目标是克隆控制重要农作物品质性状形成的关键基因并获得自主知识产权,解析品质形成的分子生物学基础,努力提升中国作物品质改良的理论和技术水平,增强中国农产品国际竞争力。品质性状重要功能基因克隆以水稻、小麦、玉米、大豆和棉花五大作物为主要研究对象,采用功能基因组学方法,对作物品质性状基因开展深入系统的基础性研究。研究的品质性状包括农产品的外观商品品质、加工品质、营养品质、贮藏品质等,也包括健康品质与生物品质等,力求阐明优质性状形成的机理,建立品质性状分子改良的技术体系,培育农作物优质新品种,提高农产品质量,改善人们的生活水平,满足人们日益增进的营养和健康需求。
        经过近十年不懈的努力,中国科学家在作物品质基因克隆和分子生物学研究领域取得了长足的进展,获得了一系列原创性、高水平的研究成果。本期推出的4篇关于水稻、小麦、大豆和棉花品质研究的综述性文章,总结回顾了中国科学家在品质研究领域的进展,同时也介绍了国际上关于农作物品质研究的发展和趋势,将有助于读者和同行们了解国内外品质研究现状,为作物育种家们提供可能的基因资源与信息,推动农作物品质改良的进一步深入。
        根据作物最终用途与加工产品不同,对其品质需求也不尽相同。
        稻米品质性状的组成较为复杂,主要包括碾磨加工品质、外观品质、蒸煮食味品质和营养品质等四个方面[3]。《稻米品质性状基因的克隆与功能研究进展》一文围绕这4个方面,全面介绍了所克隆的新基因及其功能,重要性状,如淀粉合成等,多基因参与的复杂调控网络,明确了一批重要基因的有利等位变异,并对如何利用这些重要功能基因进行水稻品质改良进行了展望。
    小麦是世界上种植面积最广、总产量和营养价值最高、加工食品种类最多的粮食作物。它是世界上35%左右人口的主要碳水化合物来源,也是植物蛋白质的主要提供者。小麦面粉含有其他作物所不具备的面筋,因此,适于制作面条、面包、馒头、饼干、糕点等多种食品。随着经济的发展和生活水平的提高,人们对以小麦粉为原料生产的精制面食、保健食品和营养食品的需求不断增加,并且对小麦相关产品的品质要求也越来越高。人们不仅要吃饱吃好,还要吃的营养,吃的健康。因此,在以加工品质研究为主的基础上,营养和健康品质正在成为小麦品质改良的重要研究方向和育种目标[4]。《小麦营养和健康品质研究进展》一文从籽粒微量营养元素、膳食纤维和对人体健康有益的次生代谢产物等方面介绍了国内外在基因资源筛选、测定方法、基因克隆以及育种改良等方面取得的重要进展,为中国开展小麦营养和健康品质研究提供了参考和借鉴。
        大豆是重要的经济作物,其种子蛋白质和油脂含量都比较高,为人类生活提供了优质的食用油和植物蛋白[5]。中国是世界大豆原产国,但近年来中国大豆产业发展不够景气,这与中国大豆的品质水平不高不无关系。大豆的脂肪酸含量、蛋白含量以及异黄酮含量决定了其经济价值。针对生产上大豆品质存在的主要问题,中国科学家开展了控制和提高大豆脂肪酸含量和蛋白含量的深入研究,从基因克隆到调控网络,从大豆本身及其外缘种中克隆了许多重要的功能基因和调控基因,初步明确了脂肪酸和蛋白合成积累过程。《大豆品质调控基因克隆和功能研究进展》总结了相关领域的研究进展,对在大豆基因组测序完成的基础上,利用传统的杂交育种结合分子标记、合成生物学和基因编辑等新一代植物育种技术进行大豆品质改良的前景进行展望。
        棉花是世界最重要的经济作物之一。全球有80多个国家种植商业棉,150多个国家从事棉花进出口贸易,经济产值每年高达5000亿美元。自20世纪90年代以来,随着纺织工业的发展,棉纺企业强调以较强、较细和纤维更整齐的棉纤维作为纺织原料。因此,棉花品质育种从以前侧重外在品质转变为侧重内在品质,即在一定绒长的基础上主要强调纤维强度和麦克隆值等。与此相适应,世界棉花市场将棉花定价依据由原来的绒长改成纤维强度等综合品质。随着棉花纤维发育和品质性状研究的深入,越来越多的政府机构和企业对这一领域产生了兴趣,并投入大量资金,力图揭示棉花纤维发育的分子调控机制,发掘棉花纤维品质相关的关键基因,进而创造棉花优质品种,占领世界棉花市场。中国将棉花纤维品质改良列为重大研究目标,开展了棉花基因组研究、棉纤维发育和优质纤维形成相关基因克隆和功能研究。《棉花纤维品质改良相关基因研究进展》一文阐述了中国科学家在此领域取得的重要进展和原创性成果。中国科学家在世界上率先完成了棉花A、D两个二倍体棉花、四倍体陆地棉和海岛棉的基因组测序[6],克隆了一大批调控棉花纤维起始、发育、成熟的重要基因,为棉花品质育种奠定了基因资源的重要基础。
        应当认识到,作物品种类型丰富,品质变异极为复杂。参与作物品质形成的基因众多,多数基因特别是几个关键基因又都存在多个等位变异。然而,目前对于这些基因的功能及其变异的效应研究大多数仅集中于个别基因、多数研究也都只是在少数作物品种中开展,对于这些基因及复等位基因之间的相互关系和互作效应等,都还了解很少。对这些问题的深入研究,将为作物品质的设计改良提供非常重要的线索。另外,需要将健康品质和生物品质的研究提上议事日程。国际上提倡谷物消费,重视健康品质,包括微量元素(如铁,硒等)在种子中的含量,次生代谢产物含量(如叶酸,维生素,类黄酮等含量),注重降低和减少作物中的过敏源,如大豆中的过敏蛋白,小麦中的多种过敏蛋白等。这些方面的研究在国际上已经起步,中国应给予重视和开展部署,特别是在基因克隆方面的部署有利于国际竞争,取得优势。
    稻米品质性状基因的克隆与功能研究进展
    张昌泉,赵冬生,李钱峰,顾铭洪,刘巧泉
    中国农业科学. 2016, 49(22):  4267-4283.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.002
    摘要 ( 437 )   HTML ( 1 )   PDF (509KB) ( 768 )   收藏
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    水稻是中国重要的粮食作物之一,高产与优质一直是品种改良的主要目标。目前,中国稻米品质表现总体偏低,在一定程度上影响了其市场竞争力。稻米品质属综合性状,是指稻米或稻米相关产品满足消费者或生产加工需求的各种特性,主要涉及稻米的物理和化学特性,包括精米率、米粒形状、透明度、蒸煮时间、米饭质地与香味、冷饭质地以及营养成分等指标。通常用碾磨品质、外观品质、蒸煮与食味品质和营养品质4个方面来评价稻米品质。近10年来,在上述稻米品质性状相关基因的克隆与功能研究领域已取得了长足的进展。水稻粒形不仅是重要的产量性状也是碾磨和外观品质的重要决定因素,目前已克隆了多个粒形相关的QTL和基因。根据粒形相关基因的表型效应可将其分为3类,即伴随植株矮化的小粒控制基因(第一类,包括D1D2D11D61SMG1等)、粒形特异基因(第二类,如GS3GL3.1GW7GW2GW5GS5GS6TGW6GW8BG2GW6aGS2等)和小圆粒基因(第三类,即SRS),其中只有第二类基因具有较好的育种利用价值。垩白是决定稻米外观品质的首要性状,同时也会影响碾磨品质。目前尽管已经鉴定了大量QTL,但只有少数QTL被精细定位和克隆,如Chalk5cyPPDKG1F1OsRab5aFLOURYENDOSPERM2PDIL1-1SSG4等主要通过调控胚乳灌浆和储藏物积累而影响稻米外观表现。淀粉占精米胚乳干重的90%以上,其组成与结构是决定稻米外观和蒸煮与食味品质的最重要因素。淀粉的合成是由多基因参与的复杂调控网络,直接参与淀粉合成的淀粉合成酶类基因的功能已经比较清楚;此外,参与胚乳淀粉代谢的一些转录因子如Dull、OsEBP89、OsEBP5、OsRSR1和OsbZIP58等也已被陆续鉴定和克隆。蛋白质是稻米的第二大成分,目前已克隆了众多的贮藏蛋白编码基因,并且已鉴定克隆了多个与蛋白质转运调控有关的基因如OsSarOsRab5aOsAPP6RISBZ1RPBFOsVPS9AOsGPA3GEF2等。赖氨酸是稻米中的第一限制必须氨基酸,通过过量表达富含赖氨酸蛋白(如RLRH1和RLRH2)或调控游离赖氨酸代谢等途径,均可显著提高稻米中的赖氨酸含量。稻米香味主要由2-AP决定,目前,已克隆了BADH2OsP5CS等参与2-AP合成调控的基因。在与稻米贮藏有关的脂质代谢方面,已克隆了脂肪酸氧化酶基因LOX-1LOX-2LOX-3以及脂质转运基因OsLTP36。此外,在稻米维生素、花青素和矿物质等合成调控方面也已鉴定克隆了多个重要基因。综上,稻米各品质性状都是由多基因控制,并且各性状间彼此交叉,其遗传调控非常复杂。本文重点就近年来控制稻米粒形与垩白、蒸煮与食味品质、储藏蛋白、脂类、维生素与矿质元素等合成与调控相关基因的克隆、等位变异和功能研究进行了综述,并对重要品质相关基因的育种利用进行了展望,期望为水稻优质育种提供参考。
    小麦营养和健康品质研究进展
    张 勇,郝元峰,张 艳,何心尧,夏先春,何中虎
    中国农业科学. 2016, 49(22):  4284-4298.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.003
    摘要 ( 443 )   HTML ( 3 )   PDF (481KB) ( 641 )   收藏
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    作物营养和健康品质改良正在成为世界主要作物的重要研究方向和育种目标。文中围绕铁和锌、抗性淀粉和阿拉伯木聚糖、酚酸和植物固醇,从微量营养元素、功能性膳食纤维、膳食纤维、植物生物活性物质4个方面对小麦籽粒的营养品质研究进行评述,兼顾面筋过敏和赤霉菌毒素对人体健康的影响,概括与育种工作密切相关的分析测定方法、种质资源筛选、基因定位与育种研究进展。提出国内营养和健康品质研究的重点领域,建议加强四方面的工作,(1)优先进行与人体健康密切相关的铁、锌及其生物有效性影响因子植酸含量和植酸酶活性等微量营养元素、阿拉伯木聚糖和抗性淀粉等膳食纤维、酚酸和植物固醇等植物生物活性物质含量的分析,开展大规模营养元素普查工作,筛选营养价值高的育种亲本和材料;(2)加强抗赤霉病相关研究,并将其结果尽快用于育种;(3)通过关联和连锁分析开展基因定位和克隆,发掘基因功能标记或紧密连锁的分子标记,通过与常规育种紧密结合,推动生物技术育种实用化,加快品种选育进程,提高品质育种效率;(4)通过加强国际合作与国内协作,建立小麦品质研究协作网,推广普及现有实用技术并研究新型营养品质快速检测技术。
    大豆品质调控基因克隆和功能研究进展
    张玉芹,陆 翔,李擎天,陈受宜,张劲松
    中国农业科学. 2016, 49(22):  4299-4309.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.004
    摘要 ( 345 )   HTML ( 1 )   PDF (411KB) ( 494 )   收藏
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    大豆(Glycine max L.)是世界上重要的经济作物,为人类生活提供所需的食用油和植物蛋白。大豆油脂、蛋白质和异黄酮含量决定了大豆的经济价值,大豆品质的优劣直接关系到食用者的身体健康,因此,越来越受到广大科研工作者的关注。大豆油脂脂肪酸组成对油的营养价值、耐储性及加工工艺等都有很大影响。油脂的组成和积累受脂肪酸合成途径中多种酶活性的影响,这些基因的表达还受到转录前、转录和转录后水平的调控,有许多相关基因参与此过程。目前大豆油脂的转录调控研究较多。研究表明,GmDOF4和GmDOF11类转录因子可以激活乙酰辅酶A羧化酶和长链脂酰辅酶A合成酶,从而提高了种子油分含量。转录因子GmMYB73可以通过抑制GL2进而促进磷脂酶D的活性,增加了转基因种子的油含量。转录因子GmbZIP123主要通过诱导蔗糖转运蛋白基因(AtSUC1、AtSUC5)和细胞壁转化酶基因(AtcwINV1、AtcwINV3和AtcwINV6)的表达,促进蔗糖从叶片到种子的运输,为油脂合成提供更多原料和能量,从而提高种子油脂含量。转录因子GmNFYA通过激活WRI及油脂合成相关基因,从而提高了种子油含量。大豆籽粒富含蛋白质,占籽粒干物质的40%左右(31%—55%)。大豆蛋白含有8种人体必需的氨基酸,是一种品质优良的植物性蛋白质,在膳食中可以代替部分动物性蛋白质。植物中油分和蛋白质往往是负相关的,GmDOF4和GmDOF11类转录因子可以提高植物油份含量,但其直接结合CRA1启动子,从而下调储藏蛋白的表达。大豆异黄酮是大豆生长过程中形成次生代谢产物,具有多种生物活性,在动植物体内有着广泛的生理作用。近年来大豆异黄酮已成为大豆最引人注目功能成分之一,也是食品与营养学研究热点之一。类黄酮类物质可能通过调节结节的产生从而调控植物的根瘤发育、生长繁殖和固氮作用。大豆异黄酮对乳腺癌、前列腺癌、心血管疾病和骨质疏松症的治疗也表现出其他一些有益的效应。目前研究表明,GmMYB176可以调控CHS8的表达,而干扰GmMYB176的表达降低了大豆根毛中异黄酮的水平,这表明GmMYB176对于异黄酮的生物合成是必需的。本文综述了大豆种子油分、蛋白以及异黄酮含量相关基因的研究进展,并对大豆种子油分、蛋白及异黄酮在转录水平和/或其他方面所受到的调控进行阐述。
    棉花纤维品质改良相关基因研究进展
    杨 君,马峙英,王省芬
    中国农业科学. 2016, 49(22):  4310-4322.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.005
    摘要 ( 228 )   HTML ( 1 )   PDF (837KB) ( 474 )   收藏
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    棉纤维是优良的、使用最为广泛的天然纤维。随着人们生活水平的提高,对天然纯棉织物的需求不断增加,同时对品质的要求也愈来愈高。因此,提高棉纤维产量和品质成为当前棉花遗传育种的重要目标,对棉纤维发育相关基因的克隆与功能研究是实现这一目标的重要基础。棉纤维发育由4个明显但又重叠的时期组成,包括纤维细胞的起始、伸长(初生壁合成)、次生壁合成和脱水成熟。起始是影响纤维细胞数量的重要时期,而纤维长度和强度的决定发生在次生壁合成期和脱水成熟期。棉纤维发育是一个复杂而有序的过程,由大量的基因参与调控。目前,已经有一些在棉纤维发育过程中发挥重要作用的基因被报道,包括各种转录因子、参与激素代谢基因、编码细胞壁蛋白和细胞骨架蛋白基因、活性氧代谢相关基因、以及参与糖和脂类代谢的基因等。文中对已报道的这些与棉花纤维发育相关基因的克隆和功能分析进行了系统总结,以期为棉花纤维发育及品质改良研究提供参考。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    作物根系镉滞留作用及其生理生化机制
    王学华,戴 力
    中国农业科学. 2016, 49(22):  4323-4341.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.006
    摘要 ( 236 )   HTML ( 1 )   PDF (2604KB) ( 529 )   收藏
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    一定程度的镉胁迫严重影响了作物的生长发育和农产品的产量及品质。文中全面综述了重金属镉胁迫对作物和人类的危害,以及镉在作物体内的吸收、转运和积累特征及其相关的主要调控基因和功能。简要概述了作物抗镉耐镉机制,重点讨论了其中的根系镉滞留作用的生理和生化机制。重金属镉主要通过根部吸收进入植株,在根中,Cd2+首先进入由细胞间隙、细胞壁微孔以及细胞壁到质膜之间的空隙等构成的“自由空间”,然后通过主动或被动吸收跨膜进入胞质,再经共质体或质外体途径运输到木质部导管中。水稻等作物主要通过下列途径来适应镉胁迫:细胞壁的滞留作用、原生质体的螯合作用、液泡的区室化作用、逆境蛋白和脯氨酸的积累、抗氧化酶系统活性的提高、根系的滞留作用。根系镉滞留作用作为一种重要的抗耐镉毒害的方式,在调控作物对镉的吸收、转运和分配积累,阻碍镉进入植株地上部和原生质体,减少镉对作物自身生长发育及农产品产量和品质的影响等方面起着非常重要的作用。主要包括根茎间低转运量导致的镉滞留、根系细胞壁滞留和液泡滞留。(1)根茎间低转运量导致的镉滞留。该种滞留作用主要受到根系木质部的镉装载能力和镉长距离运输载体——植物螯合肽(PCs)含量的影响;它们主要受到质膜上跨膜离子转运蛋白HMA2和HMA4以及细胞中的PCs合成酶及其相应基因(如HMA2HMA4PCs1等)的调控。这些蛋白和基因对木质部的镉滞留起到负调控作用。(2)细胞壁滞留作用。根系细胞壁滞留发生在质外体部分(包括细胞壁和胞间层),主要与质外体的组成成分和结构相关,其中起关键作用的是果胶多糖,半纤维素也起到一定作用。根据果胶和半纤维素滞留镉的作用方式的不同,细胞壁滞留作用可分为物理滞留和化学滞留。物理滞留主要与细胞壁的孔隙度和厚度有关,此二者均受到细胞壁果胶含量和果胶甲酯酶PME活性的影响。而化学滞留则是由半纤维素和低酯化果胶上的带负电荷基团,如-COO-等,与Cd2+发生静电结合作用所致。它们会受到PME14XCD1等基因的调控。(3)液泡滞留作用。液泡滞留作用与细胞质和液泡中的PCs以及液泡膜上的转运蛋白密切相关,其对镉的滞留能力大小受到液泡分隔容量大小(VSC)的限制。在液泡的镉滞留中,不同分子量大小的PCs起到了重要作用,它们参与了胞质中镉的螯合、胞质与液泡间镉的转移及最终液泡中镉的沉积。而液泡膜上的转运蛋白则负责将胞质溶液中的低分子量PC-Cd复合物通过主动运输转移到液泡内,使镉被隔离在活跃生理区之外。作物根系中,这三种重金属滞留机制先后联合作用,降低了镉向原生质体和地上部的转移,从而减轻了镉对地上部的毒害,降低了籽实等收获器官中的镉含量。然而,由于木质部中PC-Cd占总镉比例以及细胞壁电荷总量和液泡VSC大小的有限性,从而使得根系镉滞留作用的强度和效果都存在着一定的限度。
    玉米种子成熟度对其活力及F1产量的影响
    刘国梁,赵亚丽,王秀玲,李鸿萍,李潮海
    中国农业科学. 2016, 49(22):  4342-4351.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.007
    摘要 ( 229 )   HTML ( 3 )   PDF (3199KB) ( 320 )   收藏
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    【目的】研究中国河西制种基地玉米种子成熟度与种子活力、F1产量之间的关系,为确定适宜收获期、避免种子遭受早霜冻、确保种子质量安全提供指导。【方法】采用大田试验和室内分析相结合的方法,选用偏马齿型豫单603杂交种子和偏硬粒型豫单606杂交种为材料,从授粉后40 d开始采收果穗,每隔5 d测定一次籽粒乳线发育、籽粒含水量、百粒重、种子发芽率和浸出液电导率,并检测F1田间表现及籽粒产量,研究玉米种子成熟度对种子活力和F1产量的影响。【结果】豫单603和豫单606 2个杂交种乳线出现时间和发育程度存在较大差别,整体表现为豫单603乳线出现晚、消失早,而豫单606乳线出现早、消失晚。授粉后40 d,豫单606乳线位置达0.16,而豫单603尚未出现,二者在授粉后65 d时乳线位置接近0.50,此时,豫单603和豫单606籽粒含水量分别为31.66%和35.09%;授粉后40 d,豫单603的籽粒含水量高于豫单606;授粉后45 d及以后二者的籽粒含水量呈相反趋势;生理成熟时,豫单603(授粉后75 d)的籽粒含水量26.71%,豫单606(授粉后80 d)的籽粒含水量为27.00%。随着种子成熟度的提高,杂交种子F1的发芽率不断提高,生理成熟时达到最大。授粉后40 d,2个品种的杂交种子F1已具有一定发芽能力。授粉后75 d,豫单603达到生理成熟时,标准发芽率96.67%;豫单606授粉后80 d生理成熟,发芽率98%。种子简化活力指数随成熟度增加而提高,2个杂交种在授粉后65 d达到最大,分别为5.89和8.70,之后略有下降。与标准发芽率一致,2个杂交种人工加速老化发芽率也随成熟度提高而上升。授粉后40 d,种子成熟度低,老化发芽率分别为58.33%和54.67%;生理成熟时,豫单603老化发芽率90.00%,豫单606为92.33%。田间出苗率、整齐度、干物质积累量和F1产量均随种子成熟度提高而上升,至生理成熟时达到最大,但豫单603和豫单606生理成熟期收获的杂交种子F1的产量与授粉后65 d收获的杂交种子F1的产量均无显著性差异,表明2个品种在授粉后65 d时收获的杂交种子F1均可获得较高的幼苗素质和籽粒产量。【结论】在河西张掖玉米制种区,雌穗授粉后65 d,籽粒乳线在1/2位置左右,籽粒含水量30%—35%,可作为玉米种子适宜收获期,比目前生产上(乳线基本消失)提前15 d左右,不仅有利于争时晾晒防冻害,同时可获得高活力种子。
    近15年黄土高原植被物候时空变化特征分析
    李 强,张 翀,任志远
    中国农业科学. 2016, 49(22):  4352-4365.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.008
    摘要 ( 204 )   HTML ( 1 )   PDF (12067KB) ( 240 )   收藏
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    【目的】黄土高原处于从湿润向干旱过渡、从森林向草原过渡、从农业向牧业过渡的地区,是中国气候变化与农业发展的敏感地带,针对此区域的地表植被覆盖物候特征研究,对于该地区农业生产、环境保护和生态建设具有重要的指示意义。通过分析不同时间序列、不同海拔高度与水热条件下植被物候趋势的差异,以期为黄土高原当前的农业生态环境建设与可持续发展提供有用的理论支撑与决策依据。【方法】基于1998—2012年SPOT VEGETATION旬值NDVI数据,并结合谐波分析法、线性趋势等方法对黄土高原各年植被物候特征值进行了确定,并分析了物候的变化趋势。【结果】(1)1998—2012年,生长季始期平均每年提前0.9 d。生长季末期平均每年推迟约0.8 d。在生长季始期提前和末期推迟的作用下,生长季长度平均每年延长1.7 d。(2)黄土高原水热组合直接影响植被物候的空间差异性,植被生长的限制性气温为9,限制性降水分别为475 mm与540 mm,限制性海拔为1 750 m。(3)植被生长季长度趋势与海拔和气温的空间偏相关系数分别为0.0591和0.0139,与降水的空间偏相关系数为-0.0174,三要素与生长季始期趋势的相关程度较与生长季末期趋势强。【结论】黄土高原植被物候特征趋势明显且稳定的区域主要分布在陕北高原与晋中北山地区。西北部干旱区荒漠草原区,物候变化主要受气温控制。半干旱地区农业与草原区,物候变化主要受到降水量控制。汾渭盆地农业区,物候变化受水热共同作用。水热的差异对秦巴山地阔叶林区植被物候的影响不明显。海拔对黄土高原植被物候变化趋势上的影响不明显。生长季长度趋势在生长季始期和生长季末期的共同作用下随海拔和气温的增加的延长趋势增强,随降水增加的缩短趋势增强。同种植被物候趋势随海拔、降水、气温的变化特征具有一致性,生长季始期的变化特征对于植被生长季长度变化影响较生长季末期强。
    植物保护
    蓝莓休克病毒IC-RT-nested PCR检测技术
    谢丽雪,郑 姗,张立杰,张小艳,李 韬
    中国农业科学. 2016, 49(22):  4366-4374.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.009
    摘要 ( 171 )   HTML ( 1 )   PDF (1463KB) ( 291 )   收藏
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    【目的】蓝莓休克病毒(Blueberry shock virus,BlShV)是蓝莓上主要病毒之一,侵染蓝莓后能够对其产量造成严重影响。研究旨在建立用于BlShV快速检测的IC-RT-nested PCR技术,为该病毒的检测鉴定提供可靠的技术手段。【方法】根据GenBank已报道的BlShV基因序列,设计一对外侧引物(BlShV-F/BlShV-R)和一对内侧引物(BlShV-1/BlShV-2),以感染BlShV的蓝莓病叶为材料,利用免疫IC-RT-PCR(免疫捕获RT-PCR)和nested PCR(巢式PCR)建立BlShV的IC-RT-nested PCR检测技术;分别以BlShV、蓝莓焦枯病毒(Blueberry scorch virus,BlScV)、蓝莓带化病毒(Blueberry shoestring virus,BSSV)、蓝莓叶斑驳病毒(Blueberry leaf mottle virus,BLMoV)、烟草环斑病毒(Tobacco ringspot virus,TRSV)、番茄环斑病毒(Tomato ringspot virus,ToRSV)和健康蓝莓叶片为对象,测定该检测技术的特异性;将BlShV第1轮、第2轮PCR产物分别回收纯化后连接到pMD18-T载体,连接产物转化大肠杆菌DH5α后筛选阳性克隆,进行测序和序列比对验证该检测技术的准确性;将感染BlShV的蓝莓病叶提取液用健康蓝莓叶片提取液进行10倍梯度稀释,测定该检测技术的灵敏度,并与DAS-ELISA方法相比较;利用建立的IC-RT-nested PCR对收集的中国福建、吉林、辽宁地区蓝莓叶片样品(53份)和进境美国蓝莓叶片(15份)进行实际检测,并对上述样品采用普通RT-PCR方法进行验证。【结果】建立的IC-RT-nested PCR方法成功从感染BlShV病叶提取液第1轮PCR扩增出约746 bp大小的目的片段,第2轮PCR扩增出约486 bp大小的目的片段,未从健康蓝莓叶片提取液和空白对照扩增出目的片段;特异性测定结果表明,IC-RT-nested PCR具有良好的特异性,仅从感染BlShV蓝莓病叶提取液第1轮、第2轮PCR分别扩增到目的片段,而从BlScV、BSSV、BLMoV、TRSV、ToRSV和健康蓝莓叶片提取液第1轮、第2轮均未扩增到相应的目的片段;序列分析结果显示,感染BlShV蓝莓病叶提取液第1轮、第2轮PCR产物的序列同预期大小完全一致,分别为746、486 bp,将获得的两轮PCR产物序列与GenBank数据库中的BlShV基因序列进行比对,结果显示第1轮、第2轮PCR产物的序列与已报道的BlShV核苷酸序列一致性均达99%,证实两轮PCR产物均为BlShV特异性产物,进一步验证了扩增结果的准确性;灵敏度测定结果表明,IC-RT-nested PCR的第1轮PCR能够检测到稀释102倍的BlShV病叶提取液,灵敏度与DAS-ELISA相当,经过第2轮PCR,灵敏度提高100倍,能够检测到稀释104倍的BlShV病叶提取液;蓝莓样品IC-RT-nested PCR测定结果显示,2份来自于美国的蓝莓叶片样品扩增出大小约486 bp的目的片段,BlShV检出率为13.3%,而中国福建、吉林、辽宁地区蓝莓叶片样品上均未扩增出相应的目的片段,未检测到BlShV,该检测结果与普通RT-PCR验证结果完全相符,表明建立的IC-RT-nested PCR能够用于蓝莓样品的实际检测。【结论】建立的IC-RT-nested PCR具有快速、特异、准确和灵敏的优点,适合于田间和进出境口岸蓝莓样品上BlShV的检测鉴定。
    飞蝗海藻糖酶基因的分子特性及功能
    刘晓健,孙亚文,崔 淼,马恩波,张建珍
    中国农业科学. 2016, 49(22):  4375-4386.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.010
    摘要 ( 138 )   HTML ( 1 )   PDF (2555KB) ( 229 )   收藏
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    【目的】海藻糖酶(trehalase)可专一性地将一分子海藻糖水解成为两分子葡萄糖,在昆虫能量代谢和几丁质合成过程中发挥重要作用,因此,海藻糖酶已成为害虫控制的潜在靶标。本研究以重要农业害虫飞蝗(Locusta migratoria)为材料,探讨海藻糖酶基因的分子特性及生理功能,为飞蝗的有效治理提供理论依据。【方法】通过搜索飞蝗转录组和基因组数据库,获得4个海藻糖酶基因cDNA全长序列,运用blast、TMHMM和SignalP等相关软件分析其序列特征;利用ClustalW进行海藻糖酶全长氨基酸序列比对,MEGA7构建海藻糖酶的系统进化树;运用reverse transcription-quantitative PCR(RT-qPCR)技术研究4个海藻糖酶基因在5龄若虫不同组织及发育日龄的表达特性;体外合成4个基因的dsRNA后,分别注射5龄第2天若虫,同时注射dsGFP作为对照,收集注射dsRNA 48 h后的整虫提取RNA,反转录成cDNA后,采用RT-qPCR技术检测海藻糖酶基因以及几丁质合成关键基因UDP-N-乙酰葡糖胺焦磷酸化酶基因LmUAP1和几丁质合成酶1基因LmCHS1的表达量,并观察记录表型。【结果】飞蝗4个海藻糖酶均含有海藻糖酶的2个功能保守区以及1个甘氨酸富集区,其中1个海藻糖酶具有跨膜结构域,将其命名为LmTreM(GenBank登录号:KX371563),1个海藻糖酶具有类跨膜结构,将其命名为LmTreM-like(GenBank登录号:KX371565),其余2个均为可溶性海藻糖酶,分别命名为LmTreS1和LmTreS2(GenBank登录号:KX371564和FJ795020);系统发育分析结果显示,LmTreM和LmTreM-like与膜结合型海藻糖酶聚为一支,而LmTreS1和LmTreS2与可溶性海藻糖酶聚为一支;对4个基因在5龄若虫不同组织部位和发育日龄表达量的分析表明LmTreMLmTreS1LmTreS2具有组织特异表达特性,而LmTreM-like在所有组织部位中均表达,且4个海藻糖酶基因呈现出不同的发育变化趋势;RNAi结果表明,分别注射飞蝗4个海藻糖酶基因dsRNA至5龄若虫后,与对照组相比,各基因表达量均显著降低,且不存在基因间的交叉干扰,几丁质合成关键基因LmUAP1LmCHS1的表达也无显著变化,注射各海藻糖酶基因dsRNA的5龄若虫均可成功蜕皮至成虫。【结论】飞蝗存在1个膜结合型、1个类膜结合型和2个可溶性海藻糖酶基因,这4个基因具有不同的组织和发育表达特性,任一基因的表达沉默均不影响5龄飞蝗正常蜕皮至成虫。
    灰飞虱鞘氨醇激酶时空表达分析及其对杀虫剂胁迫的响应
    焦文娟,李飞强,张敏菁,史肖肖,朱木菲,毛存贵,祝增荣
    中国农业科学. 2016, 49(22):  4387-4397.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.011
    摘要 ( 265 )   HTML ( 1 )   PDF (2289KB) ( 207 )   收藏
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    【目的】明确灰飞虱(Laodelphax striatellus Fallén)鞘氨醇激酶(sphingosine kinase,SK)的分子特征,研究SK在携带水稻条纹病毒(Rice stripe virus,RSV)与健康灰飞虱两个种群的时空表达及其对杀虫剂胁迫的响应。【方法】利用PCR技术克隆灰飞虱SK(LsSK)基因序列;使用荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析LsSK在带毒种群与健康种群灰飞虱1—5龄若虫及成虫期的表达差异,并检测该基因在雌雄虫头、唾液腺、中肠、马氏管、卵巢和精巢等组织中相对表达量;采用手动微量点滴仪将3种杀虫剂(吡虫啉、噻嗪酮和溴氰菊酯)点滴于灰飞虱4龄若虫中胸背板,确定3种杀虫剂的半致死浓度(LC50);根据半致死浓度的3种杀虫剂处理试虫后检测LsSK的表达动态;采用注射双链RNA(dsRNA)的方法沉默带毒种群和健康种群4龄若虫体内LsSK后,用半致死浓度的3种杀虫剂处理试虫并分析死亡率。【结果】克隆得到一段长度为1 282 bp的LsSK基因片段(GenBank登录号:KT989975)。氨基酸系统进化树显示LsSK与其他半翅目昆虫SK聚在同一支。LsSK氨基酸序列包含SK酶的4个保守区域C1—C4,其中SK激酶的活性位点——DAG活性区域位于C1—C3区域。qRT-PCR结果显示LsSK在带毒种群4龄若虫中表达量最高,3龄次之;健康种群5龄若虫表达量最高,1、4龄次之。且LsSK在带毒种群3、4龄表达量显著高于健康种群同时期若虫(P<0.05);带毒成虫LsSK表达量显著高于健康成虫(P<0.05)。LsSK在带毒雄成虫各个组织中的表达量均显著高于同种群雌成虫和健康雌雄成虫的各相应组织,且在唾液腺和马氏管的表达量最高,头部次之。用半致死浓度的3种杀虫剂(吡虫啉LC50为6.5 ng·μL-1,噻嗪酮为500 ng·μL-1,溴氰菊酯为37.5 ng·μL-1)处理带毒和健康种群的4龄若虫后,试虫LsSK含量变化与响应速度均不同。噻嗪酮处理后LsSK水平升高且响应最为迅速,溴氰菊酯处理后LsSK表达水平无变化(P>0.05)。用3种杀虫剂处理带毒和健康试虫,其死亡率分析结果表明,两种群注射dsSK组3种杀虫剂处理后死亡率均显著高于两种群注射dsGFP组和不注射组。【结论】克隆了LsSK基因片段且其在带毒灰飞虱4龄若虫中表达量最高。沉默LsSK后,带毒和健康种群灰飞虱在杀虫剂处理后的死亡率均显著上升,表明SK基因有利于灰飞虱抵抗杀虫剂胁迫。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    稻麦轮作下紫色土有机碳活性及其对长期不同施肥的响应
    赵亚南,柴冠群,张珍珍,谢 军,李丹萍,张跃强,石孝均
    中国农业科学. 2016, 49(22):  4398-4407.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.012
    摘要 ( 205 )   HTML ( 1 )   PDF (402KB) ( 382 )   收藏
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    【目的】研究稻麦轮作系统中紫色土总有机碳、活性有机碳和活性有机碳不同组分的变化特征及其对长期不同施肥措施的响应,揭示稻麦轮作系统长期不同施肥管理下有机碳质量和内在组成的变化。【方法】采集22年长期定位试验不施肥(CK)、单施化学氮肥(N)、化肥氮磷钾配施(NPK)、化肥氮磷钾+秸秆还田(NPKS)、高量化肥氮磷钾+等量秸秆还田(1.5NPKS)和化肥氮磷钾+厩肥(NPKM)处理0—20、20—40、40—60 cm土层的土壤,测定了总有机碳、活性有机碳及其不同活性组分的含量,计算土壤碳库管理指数和不同活性组分的分配比例,分析了活性有机碳及其各组分与总有机碳的关系。【结果】长期不同施肥显著影响了各土层总有机碳和活性有机碳含量,与不施肥相比,所有施肥处理均维持或提高了土壤总有机碳、活性有机碳含量和碳库管理指数,其中化肥氮磷钾+秸秆还田(NPKS)处理0—20、20—40和40—60 cm土层总有机碳含量分别提高32.5%、25.7%和5.3%,活性有机碳含量提高37.0%、44.7%和9.3%,碳库管理指数提高38%、49%和9%,其提升幅度高于其他施肥处理。长期不同施肥显著提高了各土层高、中、低活性有机碳含量,有机无机肥配施处理(NPKS、1.5NPKS、NPKM)提升效果高于单施化肥处理(NPK、N);但施肥对各活性组分占活性有机碳比例的影响较小,并没有改变各活性组分的分布格局。土壤活性有机碳及其高、中、低活性组分的含量与土壤深度有关,0—20 cm耕层土壤活性有机碳及高、中、低活性组分的含量均高于20—40和40—60 cm土层。不同土层高、中、低组分占活性有机碳的比例也存在较大差异,0—20 cm土层高、中、低活性组分占活性有机碳的比例平均为23.6%、35.6%和40.7%;下层土壤各活性组分的含量均下降,其中20—40 cm土层低活性组分下降程度较大,导致其占活性有机碳的比例下降至24.7%,而高活性和中活性组分的比例增加至30.5%和44.8%。土壤活性有机碳及其各组分与总有机碳含量呈显著线性正相关,表明土壤活性有机碳可以较好地反映总有机碳变化。【结论】稻麦轮作条件下,长期不同施肥可维持或提高土壤总有机碳、活性有机碳及其不同组分的含量,提高土壤碳库管理指数,氮磷钾肥配合秸秆还田总体提升效果较好,是促进土壤总有机碳和活性有机碳累积、改善土壤有机碳质量的推荐施肥措施。
    东北黑土微生物群落对长期施肥及作物的响应
    丁建莉,姜 昕,关大伟,马鸣超,赵百锁,周宝库,曹凤明,李 力,李 俊
    中国农业科学. 2016, 49(22):  4408-4418.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.013
    摘要 ( 240 )   HTML ( 1 )   PDF (1170KB) ( 416 )   收藏
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    【目的】为表征长达35年轮作与施肥条件下东北黑土微生物群落特征,解析长期施肥及作物对土壤微生物丰度和群落结构的影响,探讨东北黑土微生物群落变化与施肥及不同作物间的相互关系,为进一步改良耕作制度与施肥方式提供依据。【方法】依托黑龙江省农业科学院长期定位试验站,选取玉米和大豆两种作物季的4个不同施肥处理:不施肥处理(CK)、有机肥处理(M)、无机肥处理(NPK)和有机肥配施无机肥处理(MNPK)的耕层土壤为研究对象,处理前加字母m表示玉米季样品,加字母s表示大豆季样品。借助Illumina Miseq高通量测序平台和Real-time PCR技术,以16S rRNA基因为分子标靶,研究作物与施肥方式对黑土中微生物群落结构和丰度的影响,分析群落变化与土壤化学性质的相关性。【结果】玉米季土壤16S rRNA基因拷贝数6.32×1088.83×108/ng DNA)比大豆季的低(0.96×109—2.30×109/ng DNA);玉米季土壤微生物多样性(ACE指数为3 674.58—4 034.84)也低于大豆季(ACE指数为4 167.47—4 887.36);玉米季的细菌丰度以Acidobacteria(24.47%—27.90%)最高,而大豆季丰度最高的是Proteobacteria(27.78%—34.40%),Bacteroidetes和Actinobacteria丰度在两季作物中差异明显。同一作物季的有机肥无机肥配施处理的16SrRNA基因拷贝数高于无机肥处理,且有机肥配施无机肥处理的微生物α多样性指数也比无机肥处理的高(sMNPK的Chao1指数比sNPK高出11.89%);不同施肥处理之间群落组成存在差异,Alphaproteobacteria在sMNPK和sNPK处理的相对丰度分别比sCK增加3.31%、5.24%;GammaproteobacteriasMNPK和sNPK处理均比sCK处理增加1.72%和1.2%,二者相对丰度变化大。相关性分析显示,16SrRNA基因拷贝数与土壤硝态氮和速效钾正相关;微生物菌落多样性指数与土壤全氮、硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾等化学性质密切相关。【结论】东北黑土不同作物季和不同施肥均会影响土壤微生物丰度、α多样性和群落结构。有机肥无机肥配施能够有效改变微生物群落结构,提高微生物的丰度和多样性,并提高土壤pH,减缓土壤酸化
    园艺
    五个SH系矮化中间砧对‘富士’苹果树体生长、产量和品质的影响
    李民吉,张 强,李兴亮,周贝贝,孙 健,张军科,魏钦平
    中国农业科学. 2016, 49(22):  4419-4428.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.014
    摘要 ( 152 )   HTML ( 1 )   PDF (885KB) ( 379 )   收藏
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    【目的】探讨SH不同系号中间砧对宫藤富士苹果幼树生长、早果性、果实产量和品质的影响,为苹果矮化砧木的评价、筛选和合理选择提供理论依据和应用建议。【方法】以2009年春季定植的3年根1年干的矮化中间苹果成品苗(宫藤富士/SH1、SH3、SH6、SH9和SH40/平邑甜茶)为试材,株行距为1.5 m×5.0 m,细纺锤整形修剪,栽植第2年开始,连续6年调查分析SH不同系号中间砧对宫藤富士苹果树体生长、果实产量和品质的影响。【结果】SH不同系号中间砧对宫藤富士苹果树体生长、果实产量和品质的影响存在较大差异。SH6树体最小,树体干周粗度显著小于其他系号,SH3和SH40的干周粗度显著大于其他系号;SH6树体新梢年生长量在栽植7年内均最低,SH3树体新梢年生长量先高后低;各系号总枝量无明显差异,但枝类组成差异较大,SH6树体树势中庸,树体短枝比例最高(63.81%),长枝比例最小(7.80%)。栽植第4年各系号树体开始有产量,SH3、SH6、SH9和SH40四个系号树体3年累计单株产量超过75 kg,4个系号间无显著差异,但均显著高于SH1系号树体;SH6产量连续稳定性最好,SH9产量稳定性最差;SH6树体果实产量在树冠不同部位的分布最均匀,表现突出;各系号果实大果率(单果重>200 g的果实占总产量的比例)由高到低依次为:SH40>SH6>SH3>SH9>SH1。各系号树体果实的平均单果重、果形指数和果实硬度均无显著差异;SH6树体果实的果形指数的变异系数最小,果实果形一致性最好;SH6果实可溶性固形物含量和固酸比显著优于其他4种中间砧。【结论】SH6作为中间砧嫁接宫藤富士与其他系号相比,具有树体小、新梢平均长度小、短枝比例高、枝类组成合理、产量稳定、果实品质优等特点。
    贮藏·保鲜·加工
    冰温贮藏对羊肉中蛋白质磷酸化水平的影响
    张 艳,李 欣,李 铮,李 蒙,刘永峰,张德权
    中国农业科学. 2016, 49(22):  4429-4440.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.015
    摘要 ( 162 )   HTML ( 1 )   PDF (2001KB) ( 225 )   收藏
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    【目的】通过测定冰温贮藏及冷藏过程中肌肉肌浆蛋白与肌原纤维蛋白的磷酸化水平,分析冰温贮藏对蛋白质磷酸化水平的影响,为肉类冰温贮藏品质调控提供理论依据。【方法】选取大尾寒羊与小尾寒羊杂交公羊的背最长肌于冷藏和冰温条件下成熟,分别在0.5 h、12 h、24 h、3 d、5 d、9 d取样测定蛋白激酶活性、肌浆蛋白与肌原纤维蛋白的磷酸化水平。采用蛋白激酶活性测定试剂盒、运用酶联免疫的方法检测各处理组蛋白激酶的活性随贮藏时间的变化;通过SDS-PAGE电泳、荧光染色的方法得到全蛋白染色与磷酸化染色的肌浆蛋白与肌原纤维蛋白条带,运用Quantity One软件分析各处理组各处理时间的肌浆蛋白及肌原纤维蛋白的磷酸化水平。【结果】贮藏初期(0.5—12 h),冰温组蛋白激酶活性显著升高(P<0.05),冷藏组蛋白激酶活性则显著降低(P<0.05),贮藏12 h—9 d过程中,冰温组蛋白激酶活性均显著高于冷藏组(P<0.05)。两处理组蛋白激酶活性均随贮藏时间的延长而逐渐降低,且冰温组蛋白激酶活性均显著高于冷藏组(P<0.05)。对肌浆蛋白染色效果图中分布于15—250 kDa的17个蛋白条带逐一进行分析,结果表明贮藏温度极显著影响肌浆蛋白各蛋白条带的磷酸化水平(P<0.001)。冷藏组肌浆蛋白整体磷酸化水平先升高后降低,贮藏第3天达到最大值,冰温组肌浆蛋白整体磷酸化水平先降低后升高,最小值出现在贮藏第24天,贮藏第12天至3天时,冷藏组肌浆蛋白整体磷酸化水平高于冰温组(P<0.05),贮藏第9天时,冰温组肌浆蛋白整体磷酸化水平高于冷藏组(P<0.05)。对肌原纤维蛋白染色效果图中分布于15—250 kDa的20个蛋白条带逐一进行分析,结果表明不同贮藏温度对所有肌原纤维蛋白条带的磷酸化水平均产生极显著影响作用(P<0.001)。两处理组肌原纤维蛋白整体磷酸化水平均随贮藏时间的延长呈现先升高后降低的趋势,冷藏组与冰温组最大值分别出现在24 h和12 h,贮藏初期(0.5­—12 h),两处理组间肌原纤维蛋白整体磷酸化水平无显著差异(P<0.05),贮藏24 h至贮藏期结束,冷藏组肌原纤维蛋白整体磷酸化水平始终高于冰温组(P<0.05)。【结论】冰温贮藏通过影响蛋白激酶的活性来调控蛋白质的磷酸化水平,进而通过影响糖酵解途径、肌肉收缩及骨架蛋白降解来间接调控肉品质。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    饲养方式对猪宰前生理行为、胴体性质及肉品质的影响
    朱洪龙,杨 杰,徐小波,潘孝青,秦 枫,李 健,徐业飞,周晓云,顾洪如
    中国农业科学. 2016, 49(22):  4441-4450.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.016
    摘要 ( 183 )   HTML ( 2 )   PDF (431KB) ( 276 )   收藏
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    【目的】在两种饲养方式下,对猪运输前后唾液皮质醇水平、待宰栏行为和宰时血液福利指标作对比分析,以期说明发酵床饲养可降低猪对宰前应激的生理反应,最后对胴体性质和肉品质进行评估。【方法】按照密度一致原则(0.85 m2/头),将144头日龄相近(70.47±1.60 d)体重为(27.08±1.06)kg 的杜长大三元仔猪(公母各半)随机分为两组,即水泥地面饲养组(concrete floor house,CFH)和发酵床饲养组(deep-litter house,DLH),每组6次重复,CFH和DLH中每个重复分别为10和14头,自由采食和饮水。饲养期间记录猪日采食量,分别于试验第64和106天进行个体称重,按重复计算平均日增重和料肉比;试验结束时,每组选择10头体重约为105 kg猪进行屠宰(公母各半)。于运输前即饲喂栏(-60 min)和运输后待宰栏内0和120 min采集猪唾液,用于皮质醇测定;待宰栏内采集行为录像,用于猪行为学分析;宰时采集血液用于葡萄糖、乳酸、皮质醇含量及肌酸激酶活性测定;最后对猪胴体性质(热胴体重、屠宰率、胴体滴水损失、背膘厚、肉厚、瘦肉率)和背最长肌肉品质(pH、肉色、肌内脂肪、滴水损失、剪切力)进行评价。【结果】 ① 饲养期间,CFH和DLH猪末重、日均采食量、日增重及料肉比均无显著差异(P>0.10)。② 运输前后,DLH猪唾液皮质醇水平均高于CFH猪(P<0.05);与运输前相比(-60 min),运输后0和120 minDLH猪唾液皮质醇升幅均显著低于CFH猪(0 min:+ 2.85±0.66 vs. + 5.08±1.33,P<0.01;120 min:+ 1.03±0.63  vs. + 2.66±1.54,P=0.04)。③ 待宰栏休息时,在0-30 min和30-60 min时段,猪休息、站立、探究、走动、争斗和饮水等行为方面,CFH和DLH组之间无显著差异(P>0.10);然而,在60-90min时段时,DLH猪在探究、走动、争斗等行为方面显著低于CFH猪(P<0.05)。④ 与CFH相比,DLH显著降低了宰时猪血液中乳酸含量和肌酸激酶活性(P<0.01),对皮质醇含量有增加趋势(P=0.07),但对葡萄糖含量无显著影响(P>0.10)。⑤ CFH和DLH猪屠宰率、胴体滴水损失、平均背膘厚及肉厚均无显著差异(P>0.10);关于肉品质,与CFH比,DLH对猪背最长肌肌内脂肪含量和滴水损失分别有提高和降低趋势(P=0.10),但对pH、L*(亮度)、a*(红度)、b*(黄度)等指标无显著影响(P>0.10)。【结论】DLH能够降低待宰栏内猪的争斗行为和宰前生理应激反应,提高猪对宰前应激的应对能力,但对其生长性能、胴体性质和肉品质无显著影响。
    人源肺细胞cDNA文库构建及与流感病毒NP互作宿主蛋白的筛选
    罗维玉,朱鹏阳,张 杰,胡永浩,孔晖晖,梁立滨,周 圆,李呈军,姜 丽,陈化兰
    中国农业科学. 2016, 49(22):  4451-4459.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.017
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    【目的】构建肺组织细胞Calu-3及A549的高质量酵母cDNA文库并筛选与流感病毒NP蛋白相互作用的宿主因子,为深入研究流感病毒NP蛋白功能、病毒复制及致病机制奠定基础。【方法】提取等量Calu-3及A549细胞的总RNA,混合后反转录生成cDNA,利用长距离PCR(LD-PCR)扩增合成dscDNA,用CHROMA SPINTM+TE-400 纯化柱纯化dsDNA,按照Clontech公司的Make Your Own“Mate &Plate”Library System操作程序,将带有同源臂的dscDNA与线性化pGADT7-Rec共同转化Y187酵母感受态细胞,涂布SD/-Leu平板后于30℃培养4d左右,收集所有菌落,混匀分装即为Calu-3和A549 细胞cDNA的酵母文库,并对文库库容、滴度及多样性进行分析。利用EcoRⅠ和BamHⅠ双酶切将A/Auhui/2/2005(H5N1)NP定向插入pGBKT7载体,构建高致病性流感病毒NP的诱饵质粒pGBKT7-NP,经验证该质粒无自激活活性,并进一步采用构建完成的Calu-3/A549 细胞酵母文库进行杂交筛选,筛选得到的正确阅读的猎物质粒与诱饵质粒共转Y2H Gold酵母菌,分别以BD-P53/AD-T7作为阳性对照和BD-Lam/AD-T7作为阴性对照,挑取最终在SD/-Trp/-Leu/-Ade/-His/X-α -gal/AroA(SD/-4/X/A) 固体培养板上生长良好且变蓝的菌落,即为候选与目标蛋白互作阳性的蛋白,提取酵母质粒,进行测序分析、序列比对和Gene Ontology分析。【结果】提取两种细胞RNA 28S与18S条带清晰,5S条带暗淡,表明所提RNA质量较高,基本无降解;对提取的RNA反转录纯化获得dscDNA,dscDNA条带呈弥散状,片段大小分布于500—2 000bp之间,说明不同丰度及大小的RNA均成功反转录;构建的dscDNA文库库容为1.5×107,滴度为2.2×108cfu/mL,重组率为88%,PCR鉴定文库插入片段,条带大小不一、多样性好;利用诱饵质粒与文库进行双杂交筛选,回交验证后得到11个与NP蛋白互作的宿主因子。经Gene Ontology分析显示,11个宿主因子参与的生物过程包括:细胞凋亡、胚胎发育、可变剪接、转录调节及细胞增殖等;涉及的分子功能包括:GTP结合活性、金属离子结合活性、DNA结合活性及转录因子活性。【结论】成功构建同时含有Calu-3和A549两种人源肺细胞cDNA的酵母文库,文库覆盖cDNA更全面,为后期筛选与流感病毒其它蛋白互作的宿主蛋白奠定基础,筛选得到与NP蛋白存在相互作用的宿主因子为进一步深入研究NP功能提供了可靠的前期数据。
    研究简报
    不同颜色果袋对葡萄花青苷合成的调控
    冀晓昊,王海波,张克坤,王孝娣,史祥宾,王宝亮,郑晓翠,王志强,刘凤之
    中国农业科学. 2016, 49(22):  4460-4468.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.018
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    【目的】探明不同颜色果袋引起的光质差异对葡萄花青苷合成的影响,为葡萄专用果袋的研发提供理论依据。【方法】以5年生‘贝达’砧‘巨峰’葡萄为试材,于坐果后30 d分别套红色、绿色、蓝色和白色纸质果袋,以不套袋为对照,每8 d采样一次,直至果实成熟。利用光纤光谱仪分析不同纸袋的透射光谱,高效液相法测定果实发育过程中果皮花青苷含量变化,同时利用荧光定量PCR技术分析花青苷合成途径结构基因VvCHS、VvLDOX、VvUFGT和调控基因VvmybA1以及光信号转录因子VvHY5的表达差异。【结果】红色纸袋、绿色纸袋和蓝色纸袋分别在红光、绿光和蓝光波段具有选择透过性,白色纸袋对光质的透过性没有选择性。不同颜色果袋对葡萄花青苷合成具有显著性影响,红色纸袋、绿色纸袋和蓝色纸袋处理明显推迟了葡萄的转色期,并延缓了花青苷的积累,但到果实完熟期,花青苷含量表现为蓝色纸袋>白色纸袋>对照>绿色纸袋>红色纸袋。基因表达分析表明,VvMYBA1、VvCHS、VvLDOX和VvUFGT表达量均表现为先升高后下降,与花青苷积累规律相一致;不同颜色果袋均延缓了花青苷合成调控基因VvMYBA1和结构基因VvCHS、VvLDOX、VvUFGT表达量在果实发育早期的升高和后期的下降,在表达高峰到来前,总体表现为对照和套白色纸袋表达量较高,其次是套蓝色纸袋,套绿色纸袋和套红色纸袋表达量较低;表达高峰之后总体表现为套蓝色纸袋和套白色纸袋表达量较高,其次是套绿色纸袋和套红色纸袋,对照表达量最低。VvHY5在果实成熟过程中在花青苷快速积累期和果实成熟后期有两次表达高峰,与花青苷的积累规律和合成调控基因VvMYBA1的表达规律基本一致,不同颜色果袋对VvHY5的诱导效应不同,蓝色纸袋诱导能力最强,红色纸袋效果最差。【结论】蓝色纸袋有利于葡萄花青苷合成,红色纸袋效果较差。不同颜色果袋对果实花青苷积累的调控可能是通过影响光信号转录因子VvHY5的表达,进而调控花青苷合成调控基因VvMYBA1和结构基因VvCHS、VvLDOX、VvUFGT等的表达,影响葡萄果皮花青苷的合成。